油气田钻井废弃泥浆污染的生态修复关键技术效果显著
行走在广袤的陕北黄土高原，满眼是经过现代沟壑分割后留存下来的塬、梁、峁、沟，更有分外醒目的排排红色竖式采油机散落其间，日夜不停地“磕头”抽取着大地深处的黑色石油。
陕甘宁是中国革命的红色圣地，黄土地养育中国共产党人从这里走向北京。
延安是我国石油工业的发祥地，1907年打成了中国陆上第一口油井。今天，油气产量位居中国石油集团第二位、全国第三位的中国石油长庆油田公司和年产值过千亿元的陕西延长石油（集团）有限责任公司的主要采油区分布在陕甘宁黄土高原区域，如同安塞一样，陕北黄土高原上一些县曾经以水土流失、生态环境极其脆弱而贫穷落后闻名全国，在20世纪90年代末，因石油开发神话般变成一座座洋溢着现代文明气息的石油城。
伴随油田开发带来严重的生态环境污染
随着大规模油田的勘探和开发，每年都有大量的钻井作业，因废弃钻井泥浆污染严重，植被长期无法生长，致使土地资源不能恢复利用，带来生态灾难，严重影响生态环境及脆弱的黄土高原区域经济和环境可持续发展。
长庆油田2008年勘探和采油钻井就有6000余口、气井500口左右，每口油井平均废弃钻井泥浆池占地面积约200平方米，占用土地面积达2000余亩，气井每口废弃泥浆池1000平方米，占地面积达1000亩。延长油田2009年勘探和采油钻井8000余口，每口油井钻井废弃泥浆池平均占地面积约200平方米，占用土地面积达4400余亩，气井每口钻井废弃泥浆池1000平方米，占地面积达1000余亩。陕北油气田每年仅钻井废弃泥浆池所占用土地达5000多亩。不仅每个废弃钻井泥浆池所产生的废弃钻井泥浆固化深埋费用约5万～10万元，而且由于固化处理后污染物仍然存在、未被降解，严重污染土壤和地下水源。
目前在实际生产中，废弃钻井泥浆均未作相应的无害化处理。
对废弃钻井泥浆污染源进行生物无害化处理，治理和恢复土壤功能已势在必行。
科技创新成为大地绿色永驻的希望
近期，在中科院西安分院和陕西省科学院的长期、持续支持下，陕西省科学院酶工程所与西北大学生命学院以及陕西源一生物科技有限公司等组成十余人的科研团队，通过查阅国内外大量相关资料、文献，在对前人的研究工作进行分析总结，根据目前国内外油田钻井开采中主要污染源钻井废弃泥浆的处理方法及对环境严重污染的现状广泛调研，及题目已有相关研究积累的基础上，确定了钻井废弃泥浆微生物无害化原位处理技术及机理的研究实验方案及步骤。经过4年多的科技攻关，油气田钻井废弃泥浆污染的生态修复技术已取得突破性进展，成为黄土高原既要油气票子富裕、又要绿色永驻泽福子孙的希望之光点。
课题负责人介绍，油气田钻井废弃泥浆污染的生态修复技术是依据生物修复原理，采用现代微生物工程技术，针对废弃泥浆中的有害成分，选育具有高效降解能力的微生物复合菌群，通过微生物在废弃泥浆中的生长繁殖，经过复杂的生物、化学过程，对废弃泥浆中危害生态环境的有害成分进行高效的降解转化，使其脱毒、脱胶、脱盐碱、脱水，达到生物无害化处理的目的，使被污染的土壤环境得到生物修复、生态环境得到恢复的创新技术方法。
记者了解到，尤其是此项技术的处理工艺不需另外添加任何设备，操作方便简洁，易于大规模推广应用，处理成本较现有的废弃钻井泥浆固化处理成本降低20%左右，污染物能够得到彻底降解转化，土地资源得以保护，生态环境得到修复，因而具有重大的经济、社会、环境效益以及广阔的应用和产业化前景。
2006年，课题研究团队在从陕西延长油田、长庆油田、上海炼油厂等单位的钻井废弃泥浆、石油污染土壤、污水池及污泥中采集了数十份样品，通过对样品的分离、纯化，初步归类获得30余种微生物菌株后，又通过激光诱变，在钻井废弃泥浆中培养驯化，通过初筛、复筛，选育得到了5株能够利用钻井废弃泥浆作为唯一营养源迅速生长繁殖并降解转化各类有害成分的优良菌株。
紧接着，他们根据长庆油田钻井废弃泥浆中的有害成分和物理状态，以及各菌株在钻井废弃泥浆中的繁殖生长状况，采用正交实验设计方案，确定了长庆油田钻井废弃泥浆专用复合固体菌剂中菌株的组成及配比；并在此基础上，根据所筛选菌株各自的生理生化特征和作用特点优化了各菌株液体、固体的培养工艺参数，建立了日产10吨规模的固体菌剂生产厂房和相应的生产线。
令人激动的示范应用效果
历经四载春秋，研究团队通过在长庆油田58个不同地域、不同环境、不同类型油气田钻井废弃泥浆池的无害化原位处理示范应用实验，进一步优化完善了现场施工操作方案，及专用固体复合菌剂在废弃泥浆池中的接种量、处理温度、处理时间等工艺条件。在接种量0.3％～0.8％、温度＞10℃的条件下，复合菌剂中微生物能够以钻井废弃泥浆作为唯一营养源迅速生长繁殖，有效地降解、利用、转化其中各类有害成分，钻井废弃泥浆的破胶、分层、脱水极为明显，pH值可由强碱性恢复至中性，使钻井废弃泥浆迅速转化形成适宜各类生物生长的良好微生态环境，大大降低和消除钻井废弃泥浆对自然生态环境的危害。
试验处理的58个油、气井场的钻井废弃泥浆池30～60天后完全达到生物无害化处理效果，均通过当地环保部门和油田相关部门按国家环保标准和油田工程管理规定的现场达标验收。
据中石油长庆油田分公司勘探开发研究院试验分析中心、鄂尔多斯市环境保护中心监测站、核工业部203研究所、西北大学分析测试中心、陕西省微生物研究所微生物分析测试中心、陕西省科学院酶工程研究所分析检测，结果表明经本技术处理30～60天的钻井废弃泥浆中石油烃类物质降解率可以达到95%以上，6价铬的转化率可达到99%，pH值降至6.5～7.5，活菌数达1010个/克以上，水分含量降至40%～60%，可溶性总盐降低80%，有机质含量与周边土壤相比增加300%以上。其效果基本使钻井废弃泥浆达到脱毒、脱胶、脱盐碱、脱水的目的。据悉，该项成果已获国家发明专利，专利号为2007101955522，具有独立自主知识产权、属于原创性成果。
2008年1月19日，项目成果通过陕西省科技厅组织、主持的技术鉴定，专家组一致通过鉴定意见为：该项目总体技术水平处于国内领先、国际先进水平。
2008年12月20日，项目通过陕西省科技厅组织、主持的应用示范鉴定，由中国工程院院士和中石油、中石化、中海油等单位相关专家组成的专家组一致认为：该项目创新地提出了解决钻井废弃泥浆无害化处理问题的一种新方法。该技术先进、合理，操作方便易行，处理成本低，无害化处理效果好，适合油气田钻井废弃泥浆的无害化处理，具有大规模推广应用的前景和显著的社会、经济效益。项目总体技术水平处于国际先进水平。
2009年，课题研究团队建成日产10吨规模的固体菌剂生产厂房和相应的生产线，共生产专用固体菌剂1300余吨，完成了国内长庆油田、大庆油田3000余口各类钻井的废弃泥浆池的微生物无害化处理应用推广，及2010年在中海油海上钻井废弃泥浆、四川普光含高硫泥浆及辽河油田、胜利油田、新疆油田等国内主要油田的各类泥浆进行的无害化处理研究试验与示范工作。
期待科技创新之花在井架之地盛开
自20世纪70年代以来，美国、前苏联、加拿大、德国和中国的许多研究部门围绕如何处理钻井废弃泥浆进行了大量研究工作。综合处理成本、技术难度和处理效果，目前世界上通用的钻井废弃泥浆处理方法主要有填埋、固化、注入地下安全层和土地耕作法。但是这4种钻井废弃泥浆的处理方法，均未能有效解决钻井废弃泥浆中有害成分对环境的长期严重污染，使被污染的土壤不能得到有效修复，生态环境严重受损。近年来，随着人类对环保的重视，原位固化、填埋方式在国内外大多数油田也已被严格限制使用。
而陕西省科学院酶工程研究所、西北大学研发的钻井废弃泥浆微生物无害化原位处理技术，一是具有无害化及资源化特点，即在油气田钻井废弃泥浆池中接入复合固体菌剂后，在各类微生物生长代谢的协同作用下，原位改变废弃物的理化性质，将废弃物中的有害成分转化成各类生物生长可以利用的碳源、氮源、腐殖酸类物质，补充土壤中各类营养元素，促进植物吸收、生长，肥效显著；二是具有成本低，易于大规模推广应用的特点，经上述试验及示范证明其操作方便易行，经济效益和社会效益显著。
记者相信，在陕西省科学院的大力支持和推进下，项目研究团队继续发扬勇于在艰苦环境中以解决生产实际难题为己任的科研创新文化传统，进一步攻克或优化技术路径的同时，加大推广示范区域的应用点，以尽快有效解决新开发油气田过程中产生的环境污染和生态破坏问题，以及早年开发油气田或已经废弃矿区等历史遗留的环境污染和生态破坏问题，为国家可持续发展过程中的生态环境和土地资源保护作出应有的贡献。
山丹丹花开红艳艳。创新成果之花必将在油气井架之处盛开，广袤的大地永驻绿色。
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